汽車電子制動器關鍵技術的研究及應用

郭云川，吳延霞

（德州學院，山東 德州 253023）

汽車電子制動器關鍵技術的研究及應用

郭云川，吳延霞

（德州學院，山東 德州 253023）

以某輕型家用轎車為研究對象，對基于汽車液壓制動系統的汽車結構原理研究。針對目標研制電子制動系統的執行器控制器，研究適合的結構原理及機械器件，使系統更加簡潔，通過對ECU數據添加實現其他電子控制系統，使制動系統更加方便簡潔，形成大的控制框架，添加數據就可實現各種功能。文章就汽車電子制動器（Electromechanical Brake，EMB）關鍵技術的具體內容做研究探討。

電子制動系統；結構原理；關鍵技術

20世紀80年代以來，汽車領域就已經研究成果并應用了ABS技術，又稱為防抱死制動系統。該系統是通過液壓制動器、ECU、傳感器等精加工器件連接起來進一步融為一體，大大改善了汽車的操作性及穩定性，已經在汽車上廣泛應用。但是隨著社會進步，ABS系統已經不能滿足人們需求與社會環保等諸多要求。要求改善技術或者在該技術上進一步改善，能夠增加控制度且精確與伺服控制進一步提升。大規模集成電路研究引入EHB系統，使研究方向向電子信號方向發展，這樣可以取代多余的液壓或氣壓泵、液壓軟管及連接件，結構簡單宜化，質量大大減輕，設計思路完全改善，制造設計成本大大下降，整車質量、油耗等都大大降低。電路的布置將改變車內布置規劃，減小空間占量比，為乘客提供更多自由空間，提高舒適性。

1 汽車電子制動系統的結構及原理

汽車電子制動的制動踏板與制動器之間非機械連接，而是采用電線連接。制動器沒有采用液壓元件而采用電器件，省去沉重的液壓閥大大減輕了整車質量。電子控制都采用程序數據控制，只要數據都輸入ECU，就可以根據傳感器，同時實現傳統制動器的ABS和ASR等系統功能（圖1所示）。因為比傳統傳感器省去了液壓閥、液壓管和密封件，采用電線電子元件，使安裝較為輕便，節省安裝空間。電子制動系統還有很強的整合特性，將原來多個系統整合到一起，實現傳統多個獨立元件（如：ABS、制動力輔助系統、巡航控制、穩定性控制等）的所有功能特性。只需要在電子制動器的整體程序中編寫它們的所有程序并輸入測得的標定數據就可以實現該功能，也可以稱它們為子程序。

圖1 傳統制動系統與EMB系統的對比

電子制動的結構主要包括：①執行部分，電動制動器。驅動制動鉗對制動盤的加緊放松都是通過電動機減速器以及運動轉換裝置來實現的。而電動機是通過EMB控制的，以此來實現制動效果。②控制部分，ECU（電子控制單元）通過傳感器實現信息辨認，確認制動踏板制動器的狀態。當踏板被踩下時，收到信號控制電機實現制動。接到車輪信息確認是否抱死、打滑等，實現制動與防抱死功能。ECU是整個車輛的控制單位還有別的控制權。在此不做介紹。③檢測部分，即輪速傳感器。精確快速報告車輪信息。④傳遞部分，電束。實現信號傳遞。⑤動力部分，電源。自勵和它勵兩種。

2 汽車電子制動系統關鍵技術

EMB系統包括：每個車輪上的EMB執行器及控制器、車速、橫擺角速度等傳感器、集合和ABS、ASR、VSC等中心控制單元ECU、電子踏板、蓄電池或發電機。駕駛室員制動時踩下電子踏板，將停車信號及整個踩下時間信號傳遞給ECU，ECU根據車來自傳感器的車速、輪速橫擺角等信號確定車的運行工況。ECU綜合來自傳感器的信息并分析與設定的輸入數據進行比較，然后對汽車的每個車輪EMB控制器發出信號來操作EMB執行器，同時ECU對車輪制動力車速的變化進行數據比對，對EMB執行數據不斷調整達到最佳制動狀態。車輪EMB系統主要包括執行器和控制器。如圖2所示其中最主要最難實現的是EMB執行器，實際上它就是一個電子制動器，它不僅要完成縱向制動還要完成橫向制動。所以就要求制動卡鉗要求首先要將電動機的旋轉運動變為直線運動，還要求制動卡鉗上橫向力的變化。EMB現在按照它們動力傳輸裝置的不同有齒輪轉換形式的聯眾類型齒輪機構和自增力杠桿傳遞能量自增力式執行器，但都需要專門減速增扭器件。通過研究發現可以使用渦輪蝸桿機構實現力的方向改變及減速增扭，方便容易布置，只需尺寸及傳動。電動機完全按照電子制動系統的進行控制，實際間接由ECU進行下達指令。控制器對數據分析，每個車輪對各自數據公式進行計算，對執行器下達指令，影響制動效果。主要進行各輪數據研究統計，研究力學公式，進行ECU傳達數據信息轉化，實現平臺化控制。

Research and Application of Key Technology of Automobile Electronic Brake

GUO Yun-chuan，WU Yan-xia
（Dezhou College，Dezhou，Shandong 253023，China）

This paper takes a light-duty family car as the research object，and makes a research on the automobile structure principle based on the automotive hydraulic brake system.The paper research actuator controller of electronic braking system according to target and suitable structure principle and machinery parts to make the system more convenient and concise.It realizes other electronic control system by adding ECU data to make the braking system more continent and forms a big control framework and Formation control framework as well as realizes various function by adding data.The paper makes a discussion on key technology in automobile electronic brake（Electromechanical Brake，EMB）.

electronic braking system；structure principle；key technology

U463.5

A

2095-980X（2016）10-0018-01

2016-09-15

郭云川（1991-），大學本科，主要研究方向：汽車交通運輸工程。